CN107077897A - 使用建筑物砌块和/或板材建造结构的方法 - Google Patents
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Abstract
这一组发明涉及利用由混凝土或增强混凝土制成的单体式砌块或板材建造的建筑结构，例如核电厂的建筑物。砌块或板材包含内置的容器，容器具有用于从水中吸附性吸取放射性核素或毒性物质的部件。容器具有用于将污水引入和将处理过的水排出的元件。一种建造方法包括使用上述砌块或板材来建造结构。一种用于制造建筑物砌块或板材的方法包括：用混凝土形成主体，将盛纳水处理成分的至少一个容器嵌入主体中，并具有用以将污水引入并将处理过的水排出的连接件或法兰。本发明提供当建造结构时的安全操作，并防止放射性核素扩散至结构的边界之外。
Description
技术领域
本文提出的一组发明涉及建筑领域，即涉及使用单体混凝土砌块和/或板材构造的组装式或单体建造式或重建式结构的建造，例如NPP(核电厂)、这种结构的地上的或水下的基础、支撑壁、浓缩的毒性材料和放射性废料的掩埋点，以及用于出于上述目的而在现场或在工厂中制造的砌块或板材的生产。
背景技术
已知最为近似的产品是使用安装在永久性位置的砌块生产的结构。这些砌块被设计为混凝土箱体，它们内部具有容器。在将这些容器布置到结构中之前，用放射性废料填充这些容器。此外，砌块壁与容器壁之间的空间也用具有粘性的放射性废料填充，但浓度低于容器内的浓度。砌块箱体在顶部用相连的可移除式盖子封闭(专利US-5545796，1996)。
已知用于生产块状建筑材料的方法，该块状建筑材料包含箱体，箱体又由填充有放射性废料的容器构成。此外，用颗粒状材料填充容器壁与箱体壁之间的空间(专利DE4302536，1994)。
还已知混凝土箱体状的建筑物砌块的最接近的制造方法，所述混凝土箱体容纳填充有放射性废料或毒性材料的容器。此外，砌块壁与容器壁之间的空间也用具有粘性的放射性废料填充，不过浓度低于容器内的浓度。砌块箱体在顶部用相连的可移除式盖子封闭(专利US-5545796，1996)。
这些已知的利用建筑物砌块和/或板材来制造建筑结构的方法的缺点在于，需要处理放射性材料，以便将容纳它们的容器布置到砌块中并对这些装有放射性材料的砌块进行运输，这会负面影响作业安全性并且需要为该任务付出额外的劳动力成本以及要为执行该任务的雇员提供个人防护。
已知的设计的缺点在于，仅能使用这些设计来掩埋预先收集在那些容器中的放射性材料。此外，必须重新装填放射性材料以便填充容器。为了潜在地将砌块用作建筑结构部件(例如，基础或支撑壁)，必须将砌块布置在设计位置，这会降低作业安全性。利用已知的方案无法解决上述技术问题，这是因为它们是在紧急情况出现之后创建的，并且需要执行困难的任务、创建额外的空间并花费时间来应对。
此外，已知的建筑的缺点在于，不能将它们用作建筑材料，这是因为它们的耐久性取决于布置在它们内部的放射性核素的特性。
这些发明的任务是：当制造砌块和/或板材并使用它们建造结构时确保执行这些作业时的安全性，以及防止(在为了扩大所建造的结构中使用的建筑物砌块的功能而在该结构中或其邻近区域出现紧急情况期间)液态介质中的放射性核素扩散到所建造的结构的边界之外，这是由于为了从建筑结构中和/或其邻近区域中蓄积的水中进行吸附性吸取，预先(在建造建筑结构期间)将毒性元素和/或放射性核素(优选的是铯)布置在建筑结构或其元件中，从而不需要冒险地移动各个容纳放射性核素的箱体，以便将它们进一步移动到防护性容器中用于掩埋。
通过五个研究团队在2004年至2007年进行的研究证实了所解决的任务的相关性，其中，经过2006年3月的实验操作之后，确定了位于日本青森(Aomori)六所村(RokkasoVillage)的日本核燃料公司的核燃料再生厂的水柱的水中的Cs浓度。在多种水深处，在过滤器和浓缩系统的位置，提取较大体积的咸水样本。在所研究的区域中，未在固态颗粒上发现Cs137。溶解的Cs137证明了短期动态特性，特别是地表水的短期动态特性。基于这些结果，可以推断出所研究的区域中没有任何显著的Cs137污染。Cs137浓度受Tsugaro流和Oyashio流混合物的影响而变化。Cs137分布动态特性由日本青森(Aomori)六所村(Rokkaso Village)的核燃料处理厂的排放废水的时间和空间决定(Takahiro Nakanishi,J Radioanal NuclChem(2010)283:831-838)。
发明内容
利用下述完成了上述任务：
-一种利用优选地由混凝土制成的建筑物砌块和/或板材建造结构的方法，砌块和/或板材具有如下元件：该元件优选的是管、连接管或法兰，用以引入含有放射性核素、优选铯和/或毒性材料的水并排出处理过的水，所述砌块和/或板材根据用于建造结构的被采纳的设计方案进行放置，在生产期间，引入容器，其体积至少与它们中的一个或多个相对应，容器具有用于从水中吸取放射性核素(优选的是铯)或毒性材料的部件。此外，在没有了从水中吸取放射性核素(优选的是铯)或毒性材料的吸附剂之后，可以使用单体式砌块或板材制造容器。通过引入硬化成分或自硬化成分，砌块或板材变成单体式的。另外，砌块和/或板材的至少一部分可以被布置为能够以其表面中的至少一个表面接触水，进行放射性核素的分离处理。此外，在存在于容器中的全部吸附剂消耗完之后，容纳物变成整体，同时砌块或板材被留在结构中的设计位置。此外，该结构可以被设计为：将砌块和/或板材布置为基础、壁、盖、支撑壁，限制布置在所建造的结构内侧或外侧的潜在有害材料。在将若干容器布置在砌块或板材中时，它们可以彼此并联和/或串联。
-一种制造建筑物砌块或板材的方法通过用混凝土或增强混凝土优选地模制为多层而实现，其中封装至少一个容器，容器具有用于从水中吸附性吸取毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的部件，并且，使用连接管或法兰来引入含有毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的水并排出处理过的水。此外，在模制砌块和/或板材的同时，可以在它们内部布置箱体，箱体容纳用于使用完的吸附剂固化的产品，吸附剂用于从水中吸附性吸取放射性核素或毒性材料。可以使用硫磺混凝土或聚合物混凝土代替混凝土。此外，可以将硫磺混凝土或聚合物混凝土用作其中的一层。
-一种由建筑物砌块和/或板材制成的结构，它们中的至少一个在其混凝土或增强的混凝土主体中容纳着至少一个容器，容器装有用以从水中吸取放射性核素(优选的是铯)或毒性材料的吸附剂，并且具有如下部件：该部件优选的是管、连接管或法兰，用以引入含放射性核素(优选的是铯)的水并排出处理过的水。此外，该结构可以被布置在水中，并以其表面中的至少一个表面接触水，进行放射性核素的分离处理。此外，该结构可以被设计为基础或支撑壁。该结构可以被布置在正在进行放射性核素分离处理的水与处理过的水之间的分隔处。该结构可以被设计为彼此并联和/或串联的水箱体的瀑布状排列，水箱体具有不同的净化度。该结构可以配备有被封装的容器，容器具有用于从水中吸取放射性核素或毒性材料的吸附剂，优选地与各个上述容器相连。
-一种建筑物砌块，其优选地被设计为多层混凝土或增强混泥土主体，其中封装有至少一个容器，具有连接管或法兰，用以引入和排出含有毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的水，容器装有吸附剂，用以从水中吸取毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)。砌块中的(至少两个)容器可以彼此并联或串联。建筑物砌块可以具有用以机械地或通过供应自硬化产品来关闭连接管或法兰通道的元件，自硬化产品来自装有这种产品的箱体。可以使用硫磺混凝土或聚合物混凝土代替混凝土，或者用作其中的一层。机械关闭连接管或法兰以及/或者供应自硬化产品可被远程地控制。
一种单体式或工厂制造的板材，其被设计为多层混凝土或增强混泥土主体，其中封装有至少一个容器，容器具有连接管或法兰，用以引入和排出含有毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的水，容器盛有用以从水中吸取毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的吸附剂。板材中的容器彼此串联或并联。建筑物板材可以具有机械地或通过供应自硬化产品来关闭连接管或法兰通道的元件，优选地通过远程进行控制，自硬化产品来自装有这种产品箱体。
术语“单体”的意思是直接在所建造的结构的设计位置制造的产品。
附图说明
图1示出利用前文所述的方法由砌块和板材制成的示意性结构，该结构不具有装有放射性核素和吸附剂的箱体。
图2示出制造单个砌块的一个实例，砌块中布置有容器，容器容纳吸附剂，用以随后从水中吸取放射性核素(优选的是铯)或毒性材料。箭头示出穿过砌块的含有放射性核素的液体和处理过的水的移动方向。
图3示出本文提出的技术方案实施为对应于图2的单个砌块的实例，但砌块内侧布置有箱体，以使含有放射性核素或毒性材料的介质在砌块容器中硬化。
具体实施方式
建筑物砌块或板材优选地被设计为多层混凝土(混凝土混合料)或增强混凝土主体。根据适用于高质量增强混凝土产品(增强骨架，水泥混合料的添加剂，增加混凝土的防潮性、密度和耐久性)的全部工艺要求来制造砌块或板材。混凝土砌块和板材的目的在于最大程度地保护布置在它内部的至少一个容器(装有选择性吸附剂的过滤器)，容器容纳吸附剂，用以从过滤水中吸取毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)。必须很好地保护砌块或板材使其不受任何外部冲击。在某种程度上，它们必须吸收集中在容器(过滤器)中的放射性同位素辐射，并且在建造特定场所(放射性废料或毒性材料存储单元)时与设计要求相对应。所制造的砌块中封装有至少一个容器2，该容器配备有连接管和法兰，用以供应含有毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的水3，并排放处理过的水4。在将容器2布置到砌块中之前或之后，将用以从水中吸取毒性材料和/或放射性核素(优选的是铯)的吸附剂布置到容器2中。建筑物砌块或板材可以具有如下系统(图中未示出)：该系统通过优选地从容纳自硬化材料的箱体供应自硬化材料来机械地关闭连接管或法兰的通道。根据上述要求，可以将硫磺混凝土或聚合物混凝土用作用于建筑物砌块的混凝土，或用作其中的一层。可以远程控制连接管或法兰的机械关闭和/或供应自硬化剂(图中未示出)。砌块或板材可以配备有自硬化剂，自硬化剂优选地由通过供应管6连接的箱体5供应，或由邻近区域中的另一砌块或板材箱体供应。
当利用建筑物砌块和/或板材建成结构时，所述建筑物砌块和/或板材中的至少一个或一个在它的混凝土或增强混凝土主体中容纳一个被封装的上述容器2，容器2容纳吸附剂，用以从水中吸取放射性核素(优选的是铯)或毒性材料。为了增强技术效果，可以将该结构设计为瀑布状排列，其中箱体彼此并联和/或串联，容纳着具有多种净化度的水。此外，可以将该结构布置在水中，进行放射性核素的分离处理，例如，布置在需要进行放射性核素分离处理的相连的污水池或天然贮水池中。在那种情况下，该结构接触至少一个结构面。基于被采纳的设计方案，可以将该结构设计为基础或支撑壁。可以将该结构布置在正经受处理的水与处理过的水之间。该结构可在其内部配备用于以从水中吸取放射性核素或毒性材料的吸附剂来封装使用过的容器的系统，该系统优选地连接至各个上述容器，该结构也可不配备该系统。
实施技术方案的实例
在生产混凝土立方块(肋长1.7m)期间，将高0.70m、直径0.30m的圆筒状容器(过滤器)布置在混凝土立方体的中心，该容器(过滤器)容纳有50kg基于柏林蓝(改性的亚铁氰化铁)的选择性吸附剂。使用容器(过滤器)连接管来供应200m3天然水(淡水或混合有海水)，之前其被用来对位于放射性污染区的结构去污。处理过的水中的放射性核素Cs137(铯-137)的含量约为10,000Bq/L，而在过滤之后，水污染不超过5Bq/L(根据目前的卫生法规，可以不受限制地排放到环境中)。
在可处理水供应完成之后，容器(过滤器)以及混凝土砌块内的、用于将水供应到过滤器中的通道被自硬化粘合剂填充，以便将吸附剂封装起来并将容器(过滤器)气密密封。
测量值表明，全部混凝土立方块表面(容纳着具有使用过的吸附剂的过滤器容器)上的伽马辐射剂量不超过背景环境中的伽马射线(低于0.5雷姆/年)，这意味着本产品适于用作建筑物部件。
Claims (18)
1.一种利用优选地由混凝土制成的建筑物砌块和/或板材来建造结构的方法，所述砌块和/或板材配备有例如管、连接管或法兰的部件，用以供应含有放射性核素和/或毒性材料的水并排出处理过的水，所述放射性核素优选的是铯，所述砌块和/或板材根据所述结构的被采纳的设计方案进行封装或安装，所述砌块和/或板材中的一个应该具有容器，在生产期间将所述容器布置在所述砌块中，所述容器容纳用以从水中吸取放射性核素或毒性材料的吸附剂，所述放射性核素优选的是铯。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
当在生产过程中封装于所述砌块和/或板材内部的容器中的吸附剂用完时，通过引入硬化剂和自硬化剂来进一步封装所述容器，所述吸附剂用于从水中吸取放射性核素和/或毒性材料，所述放射性核素优选的是铯。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
将砌块和/或板材的至少一部分布置成能够接触各表面中的至少一个表面，进行水处理以分离放射性核素，当全部吸附剂用完时，将所述容器中的物质封装起来，并且将所述砌块或板材布置在所述结构中的设计位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，
所述结构被设计为：将砌块和/或板材用作基础、壁、盖、支撑壁，对布置在所建造的结构内部或外面的潜在有害物体进行限制。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述砌块或板材中的若干容器彼此并联和/或串联。
6.一种由建筑物砌块和/或板材制成的结构，其中，所述砌块和/或板材中的至少一个或一个容纳至少一个容器，所述容器被封装在所述结构的混凝土或增强的混凝土主体中，所述容器装有用以从水中吸取放射性核素、优选铯或毒性材料的吸附剂，所述容器优选地配备有管、连接管或法兰，用以供应含放射性核素、优选铯的水并排出处理过的水。
7.根据权利要求6所述的结构，其中，
所述结构被布置在正在分离放射性核素的处理的水中，以其表面中的至少一个表面接触。
8.根据权利要求6或7所述的结构，其中，
所述结构被设计为基础或支撑壁。
9.根据权利要求8所述的结构，其中，
所述结构被布置正在进行放射性核素分离处理的水与处理过的水之间。
10.根据权利要求6所述的结构，其中，
使用被设计为呈瀑布状排列的若干容器，所述若干容器彼此并联和/或串联连接并且与具有不同处理程度的水箱相连。
11.根据权利要求6所述的结构，其中，
使封装在容器中的、用于从水中吸取放射性核素或毒性材料的吸附剂用于其用途，优选地与各个所述容器相连。
12.一种生产建筑物砌块或板材的方法，优选地通过模制为多层混凝土或增强混凝土主体实现，具有至少一个被封装的容器，所述容器装有吸附剂，用以从水中吸取毒性材料和/或放射性核素、优选铯，所述容器配备有连接管或法兰，用以供应含有毒性材料和/或放射性核素、优选铯的水并排出处理过的水。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，
当模制砌块和/或板材时，将用完吸附剂的箱体封装起来，所述吸附剂用于从水中吸取放射性核素或毒性材料。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，
将硫磺混凝土或聚合物混凝土用于整个主体或其中的一层。
15.一种单体式或工厂制造的建筑物砌块或板材，其优选地被设计为混凝土或增强混凝土的多层主体，其中至少封装有：一个连接管或法兰，用以供应和排出含有毒性材料和/或放射性核素、优选铯的水，容器，其装有用以从水中吸取毒性材料和/或放射性核素、优选铯的吸附剂。
16.根据权利要求15所述的建筑物砌块或板材，其中，
若干容器被使用，其中的至少两个容器彼此并联或串联。
17.根据权利要求15或16所述的建筑物砌块或板材，其中，
利用系统机械地或通过引入自硬化剂来关闭连接管或法兰的通道，所述自硬化剂优选地来自装有这种自硬化剂的箱体，并且所述关闭系统能够被远程地控制。
18.根据权利要求15至18中任一项所述的建筑物砌块或板材，其中，
硫磺混凝土或聚合物混凝土被用于整个主体或其中的一层。
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